Matéria escura interactiva pode explicar o pequeno número de galáxias satélite da Via Láctea

2014-09-09

Em cima: A distribuição simulada de matéria escura numa galáxia como a Via Láctea nos casos de: matéria escura não interagindo (canto superior esquerdo), matéria escura quente (canto superior direito), e novo modelo de matéria escura interagindo com os fotões de fundo (em baixo). As estruturas menores desaparecem até ao ponto em que, no modelo mais extremo (canto inferior direito), a galáxia fica completamente isolada. Crédito: Universidade de Durham. Em baixo: Dois modelos de distribuição de matéria escura no halo de uma galáxia como a Via Láctea, separados pela linha branca. As cores representam a densidade de matéria escura, com o vermelho a indicar alta densidade e o azul baixa densidade. À esquerda, uma simulação de como a matéria escura fria não interagindo produz uma abundância de pequenas galáxias satélite. À direita, a simulação mostra a situação em que a interacção da matéria escura com outras partículas reduz o número de galáxias satélite que se esperaria observar em torno da Via Láctea. Crédito: Universidade de Durham.
Os cientistas acreditam ter encontrado uma forma de explicar porque razão há menos galáxias
galáxia
Um vasto conjunto de estrelas, nebulosas, gás e poeira interestelar gravitacionalmente ligados. As galáxias classificam-se em três categorias principais: espirais, elípticas e irregulares.
a orbitar a Via Láctea
Via Láctea
A Via Láctea é a galáxia de que faz parte o nosso Sistema Solar. Trata-se de uma galáxia espiral gigante, com um diâmetro de cerca de 160 mil anos-luz e uma massa da ordem de 100 mil milhões de vezes a massa do Sol.
do que seria de esperar.

As simulações computacionais da formação da nossa galáxia sugerem que deveria haver muito mais galáxias pequenas ao redor da Via Láctea do que aquelas que se observam com os telescópios. Este facto tem vindo a lançar dúvidas sobre a teoria geralmente aceite da matéria escura
matéria escura
A matéria escura é matéria que não emite luz e por isso não pode ser observada directamente, mas cuja existência é inferida pela sua influência gravitacional na matéria luminosa, ou prevista por certas teorias. Por exemplo, os astrónomos acreditam que as regiões mais exteriores das galáxias, incluindo a Via Láctea, têm de possuir matéria escura devido às observações do movimento das estrelas. A Teoria Inflacionária do Universo prevê que o Universo tem uma densidade elevada, o que só pode ser verdade se existir matéria escura. Não se sabe ao certo o que constitui a matéria escura: poderão ser partículas subatómicas, buracos negros, estrelas de muito baixa luminosidade, ou mesmo uma combinação de vários destes ou outros objectos.
fria, uma substância invisível e misteriosa que os cientistas acreditam contribuir para a formação das galáxias e que faria prever a existência de mais galáxias em torno da Via Láctea do que aquelas que na realidade se observam.

Os cosmólogos e físicos de partículas do Instituto de Cosmologia Computacional e do Instituto para a Fenomenologia da Física de Partículas, da Universidade de Durham, trabalhando em conjunto com colegas do LAPTh (Laboratoire d'Annecy-le-Vieux de Physique Théorique), em França, acreditam ter agora encontrado a potencial solução para o problema.

Num artigo publicado na revista Monthly Notices da Royal Astronomical Society, os cientistas sugerem que as partículas de matéria escura, além de terem sofrido os efeitos da gravidade, poderão ter interagido com fotões
fotão
O fotão, muitas vezes referido como a partícula de luz, é o quantum do campo electromagnético e é a partícula elementar da radiação electromagnética.
e neutrinos
neutrino (ν)
O neutrino é uma partícula elementar da classe dos leptões. Com carga eléctrica nula e massa quase nula, o neutrino interage muito pouco, estando sujeito apenas à força nuclear fraca e à força gravitacional. O neutrino é um leptão e tem spin semi-inteiro (fermião). Conhecem-se três tipos diferentes de neutrinos: o neutrino do electrão (νe), o neutrino do muão (νμ), e o neutrino do tau (ντ).
no Universo jovem, o que terá causado a sua dispersão.

Os aglomerados de matéria escura que tiveram origem no início do Universo capturaram o gás intergaláctico necessário para formar estrelas
estrela
Uma estrela é um objecto celeste gasoso que gera energia no seu núcleo através de reacções de fusão nuclear. Para que tal possa suceder, é necessário que o objecto possua uma massa superior a 8% da massa do Sol. Existem vários tipos de estrelas, de acordo com as suas temperaturas efectivas, cores, idades e composição química.
e galáxias. Mas a dispersão das partículas de matéria escura eliminou algumas estruturas que podiam capturar o gás, evitando que mais galáxias se formassem em torno da Via Láctea e reduzindo, assim, o número que deveria existir.

Celine Boehm, do Instituto para a Fenomenologia da Física de Partículas da Universidade de Durham, principal autora do artigo, afirmou: "Não conhecemos a intensidade das interacções da matéria escura com as outras partículas, e é aqui que entram as simulações. Ajustando a intensidade da dispersão de partículas, alteramos o número de pequenas galáxias, o que nos permite saber mais sobre a física da matéria escura e de que modo ela pode interagir com outras partículas do Universo."

E acrescentou: "Este é um exemplo de como uma medida cosmológica, neste caso, o número de galáxias que orbitam a Via Láctea, pode ser afectada pelas escalas microscópicas da física de partículas."

Há várias teorias que tentam explicar a razão pela qual não há mais galáxias a orbitar a Via Láctea, incluindo a ideia de que o calor
calor
O calor é energia em trânsito entre dois corpos ou sistemas.
das primeiras estrelas do Universo tornou estéril o gás necessário para formar estrelas. A equipa de investigadores está convencida de que estas novas descobertas oferecem uma teoria alternativa e também uma nova técnica para investigar as interacções entre a matéria escura fria e as outras partículas.

O Professor Carlton Baugh, co-autor do artigo, explicou: "Os astrónomos há muito que chegaram à conclusão de que a maior parte da matéria do Universo é constituída por partículas elementares conhecidas por matéria escura. Este modelo pode explicar como é grande parte do Universo, excepto a nossa vizinhança, onde falha redondamente, prevendo que deveria haver um maior número de pequenas galáxias satélites à volta da Via Láctea do que as que podemos observar. No entanto, usando simulações de computador que permitem que a matéria escura interaja um pouco mais com a restante matéria do Universo, como por exemplo os fotões, podemos ter uma visão diferente da nossa vizinhança cósmica, com uma notável redução do número de galáxias à nossa volta em comparação com o que inicialmente se previa."

Os cálculos foram realizados utilizando o supercomputador COSMA, da Universidade de Durham.

O trabalho foi financiado pelo Science and Technology Facilities Council e pela União Europeia.

Fonte da notícia: http://www.ras.org.uk/news-and-press/2503-interactive-dark-matter-could-explain-milky-way-s-missing-satellite-galaxies